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DATOS DEL INVESTIGADOR PRINCIPAL
Nombre Milton E. Alvarado Ponce
Nombre del perfíl Disciplinar - Grupos de investigación
Grupo de investigación FICB-IUPG
Línea de investigación Línea De Investigación En Educación Y Tecnología
Equipo del proyecto
Milton E. Alvarado PonceLíder
Investigador
TÍTULO DEL PROYECTO Software para el uso de dispositivos moviles como instrumento de medición en un laboratorio de Física
PALABRAS CLAVE Acelerometro, gaussimetro, microfono, cámara, smartphone, apps for physics, IOS, Android, embebbed system, Física del movimiento, Fisica de Electricidad y magnetismo, Física de Ondas
OBJETIVOS DEL PROYECTO OBJETIVO GENERAL
- Diseñar e implementar un software para dispositivos móviles que utilice los sensores “in buit” como fuente de datos para su uso en un laboratorio de física

OBJETIVO ESPECÍFICOS
- Identificar y evaluar dinámicamente los sensores de aceleración, Sonido, Iluminación, cámara, y campo magnético “in built” de un dispositivo móvil y protocolos soportados por los sistemas operativos IOS y Android
- Diseñar una interfase de usuario que permita la adquisición, monitoreo y procesamiento de datos provenientes de los sensores
- Diseñar guías didácticas para el uso de los sensores en un laboratorio de Física del tipo docencia
PERTINENCIA ESPISTEMOLÓGICA DEL PROYECTO Los dispositivos móviles se han convertido en parte integral de nuestras vidas acompañarnos en las tareas cotidianas a nivel profesional, ocio, y académico. En este último aspecto los adelantos han sido muy tímidos, en cuanto a que las aplicaciones desarrolladas no son significativas. Sin embargo el numero de aplicaciones ha crecido vertiginosamente en los últimos 3 años, mostrando que el área académica a pesar de no haber sido desarrollada en su máxima capacidad es un área de desarrollo en potencia.

Los cursos de física básica integrados a los currículos precisan de una componente experimental no solo para hacer gala de tener como objeto de estudio la naturaleza, sino que estos espacios son necesarios para la integración conceptual de los modelos matemáticos revisados en la clase magistral y relacionarlos fenomenológicamente con la vida real, y no queden como conceptos académicos aislados.

Un inconveniente para la integración del laboratorio a la docencia en física es la falta de instrumentos que faciliten dicha integración, los costos asociados en infraestructura y equipo son la primer limitante. Sin embargo es común que los asistentes a una clase todos dispongan de un telefono inteligente o de una tableta, por lo que se puede aprovechar los sensores que estos traen embebidos para facilitar la integración de la vida cotidiana a los conceptos físicos a traves de la medición de variables utilizando dichos dispositivos.
RELEVANCIA DEL PROYECTO PARA LA INSTITUCIÓN Y PARA LOS BENEFICIARIOS DEL PROYECTO El proyecto tal como lo conciben los autores radica su relevancia en que permite generar una alternativa de solución a los problemas técnicos que tienen muchos experimentos, como es la necesidad de sensores de variables físicas.

En los repositorios de aplicaciones como Google Play y Apple store, hay aplicaciones que permiten hacer uso de sus sensores como son las aplicaciones smart box, brujula, sonómetro, activación o desactivación de la pantalla al acercarse el movil al cuerpo, entre otros. Nuestra intención es desarrollar un software que integre estos mismos pero en un ambiente experimental, permitiendo no solo la medición de variables, sino el almacenamiento, y procesamiento de los mismos, generando así un producto de consumo académico catapultado por el aumento del consumo de la tecnología móvil.

Para el Politécnico Grancolombiano este proyecto supone una herramienta ideal para integrarlo a los programas no presenciales, dado que las prácticas experimentales no requieren de un lugar específico para su realización.
PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN MARCO TEÓRICO

El desarrollo de un curso de física básica tiene una componente magistral donde se presentan los conceptos desde una perspectiva matemática relacionando cantidades medibles de un sistema hasta llegar a una expresión generalmente compacta que permita estudiar el fenómeno. Este proceso debe estar acompañado de una componente experimental en la que se pueden desde utilizar la experimentación para comprobar la teoría, o construir conocimiento a partir de la construccion de un fenómeno.

La actividad práctica requiere de instrumentos para capturar datos tales como cinta métrica, dinámometros, cronometro, calculadora, etc. Estos instrumentos se han venido tecnificando desde la integración de sensores al aula de clases. Los sistemas que involucran sensores aun tienen un costo considerable para muchas instituciones haciendo que sea limitado el numero de equipos por puesto de trabajo.
Las tecnologías emergentes en dispositivos inteligentes como smartphones y tabletas muestran una oportunidad interesante para disminuir estos costos, en el mercado vemos como empresas como vernier software & technology, Pasco y lab4U han incursionado en este nuevo mercado con productos que integran el uso de estos dispositivos en el aula de clases de manera interactiva, pues hasta el momento las aplicaciones desarrolladas se quedan en un papel pasivo de conversores de unidades, simuladores, problemarios y solucionarios paso a paso.

Nuestra intención es integrar estas tecnologías de manera dinámica a la educación permitiendo que las prácticas de laboratorio sean mas interactivas y casi que personalizadas en la medida que cada estudiante podría tener su propio equipo y esto se podría extrapolar a ambientes fuera del espacio físico delimitado por un laboratorio, integrandolos en nuevas modalidades de educación como es la formación no presencial.


PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN
Desarrollar una aplicación que permita el uso de los sensores embebidos en un dispositivo móvil tipo tableta, o smartphone, para la adquisición, visualización, análisis y procesamiento de variables físicas dentro de un ambiente de laboratorio para docencia.
METODOLOGÍA
Revisar la literatura académica e industrial (white paper) sobre tendencias y estándares en los protocolos de la sensorica embebida en los dispositivos moviles.

Caracterización de los sensores.

Prueba de desempeño de los sensores de los sistemas Android y IOS.

Revisar las necesidades en el tratamiento de datos durante una sesión ordinaria de laboratorio, para el diseño de la interfase de usuario.

Implementación del software para el análisis de datos.

Puesta a punto del sistema de sensado de campo magnético en un experimento de campo magnético sobre el eje de una bobina.

Puesta a punto del sistema de generación de sonido en un experimento de velocidad de sonido

Puesta a punto del sistema de sensado de sonido en un experimento de intensidad con respecto a la distancia.

Puesta a punto del sistema de sensado de luz en un experimento de intensidad con respecto a la distancia.

Puesta a punto del sistema de sensado de aceleración en un experimento de dinámica de una partícula.
RESULTADOS ESPERADOS - Un Software para adquisición y procesamiento de datos, obtenido a traves de los sensores embebidos en el dispositivo

- Guías didácticas para el uso de los sensores en un laboratorio de Física del tipo docencia

- Participar como ponentes en un evento académico internacional.

- Socialización de los resultados en un artículo en revista internacional de tipo técnico

- Socialización de los resultados en un artículo en revista internacional de tipo pedagógico
DURACIÓN DEL PROYECTO 12
POSIBLES FUENTES DE FINANCIACIÓN EXTERNA Cofinanciación en especie, Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid, Universidad Nacional de Colombia
REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA Asif Shakur and Jakob Kraft. Measurement of Coriolis Acceleration with a Smartphone. Phys. Teach. 54, 288 (2016). http://dx.doi.org/10.1119/1.4947157
Colleen Lanz Countryman. Familiarizing Students with the Basics of a Smartphone's Internal Sensors . Phys. Teach. 52, 557 (2014). http://dx.doi.org/10.1119/1.4902204
Martín Monteiro, Cecilia Stari, Cecilia Cabeza y Arturo C. Marti. The Atwood machine revisited using smartphones. Phys. Teach. 53, 373 (2015); http://dx.doi.org/10.1119/1.4928357
Jefferson W. Streepey, Using iPads to illustrate the impulse-momentum relationship. Phys. Teach. 51, 54 (2013); http://dx.doi.org/10.1119/1.4772044




ENTREGABLES
PRODUCTOLUGAR DE DIVULGACIÓNAUTORESBENEFICIARIOSDESCRIPCIÓN
Nuevo Conocimiento ó I+DIEEE Transaction on educationMilton Alvarado PonceComunidad académicaresultados de la integración del sistema a un curso formal de física básica
Apropiación Social del ConocimientoMemorias del Evento asistidoMilton Alvarado Ponce Comunidad académicaAsistencia a un evento científico - Guías de Laboratorio
Formación – 1Repositorio Institucional Estudiantes pregrado - Milton Alvarado Ponce Estudiantes y comunidad academicaTrabajo de grado
Formación – 2Repositorio Institucional Milton Alvarado Ponce y Estudiantes Comunidad AcademicaCreaciòn de semillero
Nuevo Conocimiento ó I+DDireccion Nacional de Derechos de Autor, Politecnico GrancolombianoMilton Alvarado PonceComunidad AcademicaSoftware
CRONOGRAMA
TIPO DESCRIPCIÓN F.INICIO F.FINAL
Actividad Revisión bibliográfica 1 de febrero 2017 30 de abril del 2017
Actividad Caracterización de los sensores 1 de marzo 2017 30 de abril del 2017
Actividad Prueba de desempeño de los sensores de los sistemas Android y IOS 1 de abril 2017 1 de julio del 2017
Actividad Revision de las necesidades en el tratamiento de datos 1 de abril 2017 1 de agosto del 2017
Actividad Implementación del software 1 de abril 2017 1 febrero 2018
Actividad Puesta a punto del sistema de sensado magnetico 1 de julio del 2017 1 de septiembre 2017
Actividad Puesta a punto del sistema de generación de sonido 1 de agosto 2017 1 de octubre 2017
Actividad Puesta a punto del sistema de adquisición de sonido 1 de agosto 2017 1 de octubre 2017
Actividad Puesta a punto del sistema de sensado de luz 1 septiembre 2017 1 de octubre 2017
Actividad Puesta a punto del sistema de generación de aceleración 1 de julio del 2017 1 de septiembre del 2017
Actividad Retroalimentacion de resultados 1 de octubre 2017 1 de febrero 2018
Entregable Asistencia a un evento científico - Guías de Laboratorio - Socializacion de resultados 15 de octubre 2017 28 de febrero 2018
Entregable Articulo - Resultados de la integración del sistema a un curso formal de física básica 15 de octubre 2017 28 de febrero 2018
Entregable Software - Resultados de la integración del sistema a un curso formal de física básica 15 de octubre 2017 28 de febrero 2018
Entregable Trabajo de grado 1 febrero 2017 15 de febrero 2018
Entregable Creacion del semillero 1 febrero 2017 15 de febrero 2018
PEDIDO DE BIBLIOGRAFÍA
AUTOR TÍTULO EDITORIAL
ANEXOS